đồ án tốt nghiệp xây dựng mô hình thực nghiệm sấy lạnh và ứng dụng để sấy gỗ

Đà Nẵng,6-2010
Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Văn
Vang
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG
KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN LẠNH
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TÊN ĐỀ TÀI:
“XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM SẤY
LẠNH VÀ ỨNG DỤNG ĐỂ SẤY GỖ”

GVHD : TS. TRẦN VĂN VANG
GVD :
SVTH : NGUYỄN VĂN MINH
MSSV : 05107031
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1 Page 1
Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Văn
Vang
LỜI CẢM ƠN
Từ những ngày đầu bước chân vào giảng đường đại học cho đến lúc hoàn thành đề
tài này, em luôn nhận được sự quan tâm chỉ dạy và sự giúp đỡ tận tình của các thầy các
cô. Qua luận văn này, em xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến:
 Ban giám hiệu Trường Đại Học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng.
 Ban chủ nhiệm Khoa Công Nghệ Nhiệt - Điện lạnh
 Quý thầy cô đã tận tình chỉ dạy em trong thời gian học tập tại trường.
 Thầy TS. Trần Văn Vang - người trực tiếp theo dõi, tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em
thực hiện đề tài này.
 Cuối cùng, em muốn nói lời cám ơn đến ba mẹ cùng mọi người trong gia đình đã
quan tâm, lo lắng, động viên em trong những ngày học tập xa nhà.
 Em xin được gửi đến quý thầy cô, ba mẹ cùng tất cả mọi người lời chúc sức khoẻ và
lời cám ơn chân thành nhất !

Đà Nẵng, tháng 6 năm 2010
SVTH: Nguyễn Văn Minh
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1 Page 2
Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Văn
Vang
TÓM TẮT
1.Tên đề tài:
“XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM SẤY LẠNH VÀ ỨNG
DỤNG ĐỂ SẤY GỖ”
2. Thời gian và địa điểm thực hiện:
- Thời gian: từ tháng 1 đến tháng 5 năm 2010.
- Địa điểm: Xưởng Nhiệt trường Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng
3. Mục đích:
- Tính toán, thiết kế máy sấy lạnh với năng suất 0,1 m
3
/mẻ dùng để sấy gỗ.
- Làm các bài thí nghiệm sấy gỗ để tìm ra chế độ sấy.
4. Nội dung
Đề tài thực hiện với những nội dung sau:
+ Khảo sát, nghiên cứu về gỗ
+ Tổng quan về sấy lạnh
+ Tính toán và thiết kế mô hình máy sấy lạnh
+ Sấy thực nghiệm gỗ thông
5. Kết quả:
- Chế tạo thành công máy sấy lạnh với năng suất 0,1 m
3
/mẻ dùng để sấy gỗ.
- Xây dựng được một số chế độ sấy để sấy gỗ đảm bảo chất lượng.
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1 Page 3

Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Văn
Vang
MỤC LỤC
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1 Page 4
Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Văn
Vang
DANH SÁCH HÌNH VẼ
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1 Page 5
ĐẶT VẤN ĐỀ
Sấy gỗ là bước đầu tiên và là bước quan trọng nhất trước khi gỗ được sử dụng cho các
quá trình chế biến tiếp theo. Gỗ ở trạng thái tự nhiên luôn chứa một lượng nước lớn,
lượng nước tồn tại trong gỗ ảnh hưởng lớn tới tính chất của gỗ . Chính vì vậy gỗ cần phải
được sấy vì nhiều lý do: sấy gỗ làm tăng chất lượng gỗ , tăng độ bền cơ lý , tránh hiện
tượng co rút nứt nẻ ở mối ghép ; giảm trọng lượng gỗ nên giảm chi phí vận chuyển và bảo
quản, hạn chế sự phát sinh của nấm và côn trùng phá hoại gỗ , nâng cao tuổi thọ gỗ . Do
đó các doanh nghiệp luôn tìm ra nhiều phương pháp sấy khác nhau để mang lại hiệu quả
cao nhất.
Hiện nay ở nước ta chủ yếu sử dụng loại lò sấy đối lưu cưỡng bức với TNS được gia
nhiệt bằng hơi nước hoặc khói nóng. Loại lò sấy này có ưu điểm là: vốn đầu tư ban đầu
nhỏ, vận hành dễ không cần công nhân có trình độ tay nghề cao.
Tuy nhiên các hầm sấy này hầu như chưa mang lại hiệu quả cao nhất cho doanh
nghiệp, thời gian sấy còn nhiều do cần phải phun ẩm bổ sung khi nung gỗ và giai đoạn
điều hòa để tránh nứt nẻ gỗ nên không thể cung cấp cho các nơi tiêu thụ trong một thời
gian ngắn được.
Qua nhiều năm nghiên cứu và triển khai ứng dụng thấy rằng dụng sấy lạnh nhiệt độ
thấp để hút ẩm và sấy lạnh có nhiều ưu điểm và rất có khả năng ứng dụng rộng rãi trong
điều kiện khí hậu nóng ẩm, phù hợp với thực tế Việt Nam, mang lại hiệu quả kinh tế-kĩ
thuật đáng kể. Sấy lạnh đặc biệt phù hợp với những sản phẩm cần giữ trạng thái, không
cho phép sấy nhiệt độ cao và tốc độ gió lớn.
Đến nay đã có nhiều công trình nghiên cứu và ứng dụng sấy lạnh dùng bơm nhiệt và

đã có hiệu quả thực tiển cao. Tuy nhiên chưa có tài liệu nói rõ việc tính toán thiết kế một
hệ thống sấy lạnh dùng bơm nhiệt để sấy gổ, cũng như chưa có một đề tài nào tiến hành
chế tạo mô hình thiết bị và tiến hành thí nghiệm nhằm đánh giá chính xác hơn khả năng
ứng dụng và hiệu quả kinh tế của thiết bị sấy dùng bơm nhiệt để sấy gổ. Trong đề tài này
chúng tôi đã tiến hành “ Xây dựng mô hình thực nghiệm sấy lạnh và ứng dụng để sấy
gỗ”. Các kết quả thực nghiệm cũng được trình bày trong báo cáo này.
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Trang 6
Mục tiêu đề tài
- Tính toán thiết kế mô hình thực nghiệm sấy lạnh để sấy thực nghiệm gỗ
- Xây dựng chế độ sấy phù hợp và tối ưu đảm bảo thời gian sấy ngắn nhất nhưng chất
lượng gỗ vẫn đảm bảo.
Chương I
TỔNG QUAN VỀ SẤY LẠNH
1.1 Sấy lạnh
Trong phương pháp sấy lạnh, người ta tạo độ chênh áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy
và tác nhân sấy bằng cách giảm phân áp suất hơi nước p
h
trong tác nhân sấy nhờ giảm độ
chứa ẩm d. Mối quan hệ đó được thực hiện theo công thức:
Trong đó: B: áp suất khí quyển
Khi đó ẩm trong vật liệu dịch chuyển ra bề mặt và từ bề mặt vào môi trường có thể
trên dưới nhiệt độ môi trường (t> 0
o
C) và cũng có thể nhỏ hơn 0
o
C
1.2 Các phương pháp sấy lạnh:
1.2.1 Hệ thống sấy lạnh ở nhiệt độ t > 0
o
C

Với hệ thống sấy này,nhiệt độ vật liệu sấy cũng như nhiệt độ tác nhân sấy xấp xỉ
bằng nhiệt độ môi trường.Tác nhân sấy thường là không khí.Trước hết,không khí được
khử ẩm bằng phương pháp làm lạnh hoặc bằng các máy khử ẩm hấp phụ.Sau đó được đốt
nóng hoặc làm lạnh đến nhiệt độ yêu cầu rồi cho đi qua vật liệu sấy.Khi đó,phân áp suất
hơi nước trong tác nhân sấy bé hơn phân sáp suất hơi nước trên bè mặt vật liệu sấy nên
ẩm từ dạng lỏng sẽ bay hơi và đi vào tác nhân sấy.Như vậy,quy luật dịch chuyển ẩm trong
lòng vật liệu sấy và từ bề mặt vật vào môi trường trong các hệ thống sấy lạnh giống như
các hệ thống sấy nóng.Điều kiện khác nhau ở đây là cách giảm phân áp hơi nước P
h
trong
tác nhân sấy.Trong các hệ thống sấy nóng đối lưu người ta giảm P
h
bằng các đốt nóng ác
tác nhân sấy (d = const) để tăng áp suất bão hòa dẫn đến giảm độ ẩm tương đối φ .Còn
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Trang 7
các hệ thống sấy lạnh có nhiệt độ tác nhân sấy bằng nhiệt độ môi trường chẳng hạn,người
ta tìm cách giảm phân áp suất hơi nước của tác nhân sấy bằng cách giảm lượng chưa ẩm d
kết hợp với qua trình lạnh (sau khi khử bằng hấp phụ) hoặc đốt nóng (sau khi khử ẩm
bằng làm lạnh).
1.2.2 Hệ thống sây thăng hoa
Hệ thống sấy thăng hoa là hệ thống sấy lạnh mà trong đó ẩm của vật liệu sấy ở dạng
rắn trực tiếp biến thành hơi đi vào tác nhân sấy.Trong hệ thống sấy này người ta tạo môi
trường trong đó nước trong vật liệu sấy ở dưới điểm 3 thể,nghĩa là nhiệt độ của vật liệu
T<273
o
K và áp suất tác nhân sấy bao quanh vật P<610Pa.Khi đó nếu vật liệu sấy nhận
được nhiệt lượng thì nước trong vật liệu sấy ở dạng rắn sẽ chuyển trực tiếp sang dạng hơi
và đi váo tác nhân sấy.Như vậy trong hệ thống sấy thăng hoa,một mặt ta làm lạnh vật
xuống dưới 0
o

C và tạo chân không xung quanh vật liệu sấy.
1.2.3 Hệ thống sấy chân không
Nếu nhiệt độ vật liệu sấy vẫn nhỏ hơn 273
o
K nhưng áp suất tác nhân sấy bao
quanh vật P>610Pa thì vật liệu sấy nhận nhiệt lượng,nước trong vật liệu sấy ở dạng rắn
không thể chuyển trực tiếp thành hơi để đi vào tác nhân sấy mà trước khi biến thành
hơi,nước phải chuyển từ thể rắn qua thể lỏng.
1.3 Ưu, nhược điểm của phương pháp sấy lạnh
1.3.1 Ưu điểm
+ Các chỉ tiêu về chất lượng như màu cảm quan,mùi vị,khả năng bảo toàn vitamin C
cao.
+ Thích hợp để sấy các loại vật liệu yêu cầu chất lượng cao,đòi hỏi phải sấy ở nhiệt
độ thấp.
+ Hiệu suất năng lượng cao hơn cùng với sự thu hồi nhiệt được cải thiện dẫn đến
tiêu thụ năng lượng ít hơn cho mỗi đơn vị nước bay hơi ( tiết kiệm được năng lượng do
tận dụng được năng lượng tại dàn nóng và dàn lạnh ).
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Trang 8
+ Có thể phát ra một khoảng rộng các chế độ sấy,tiêu biểu là nhiệt độ từ 20
o
C đến
100
o
C (với nhiệt phụ trợ),và ẩm độ tương đối không khí từ 15% đến 80%(với hệ thống
tạo ẩm).
+ Quá trình sấy kín nên không phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường.
+ Chất lượng gỗ sau khi sấy tốt hơn nhiều so với sấy nóng do nhiệt độ thấp
+ Thời gian sấy gỗ nhanh thích hợp khi cung cấp gỗ bổ sung cho nhà máy
1.3.2 Nhược điểm
+ Giá thành thiết bị cao,tiêu hao điện năng lớn.

+ Vận hành phức tạp,người vận hành có trình độ kỷ thuật cao.
+ Cấu tạo thiết bị phức tạp,thời gian sấy lâu.
+ Nhiệt độ sấy thường gần nhiệt độ môi trường nên chỉ thích hợp với một số loại vật
liệu,không sấy được các vật liệu dễ bị vi khuẩn làm hư hỏng ở nhiệt môi trường như bị
ôi,thiu,mốc…
+ Rò rỉ môi chất lạnh ra môi trường có thể làm ảnh hương đến môi trường xung
quanh cũng như ảnh hưởng đến chât lượng của thực phẩm.
+ Do cuốn bụi nên có thể gây tắc tại thiết bị làm lạnh.
1.4 Ứng dụng sấy gỗ sử dụng phương pháp sấy lạnh
Trên thực tế, sấy gỗ bằng phương pháp sấy lạnh đã được các nhà khoa học nghiên cứu
nhiều và đã đạt được những thành công nhất định. Tuy nhiên do những hạn chế còn chưa
khắc phục được nên phương pháp này vẫn chưa được áp dụng rộng rãi lắm. Dựa vào 1 số
kết quả nghiên cứu người ta đưa ra chế độ sấy tối ưu với các loại gỗ:
- Nhiệt độ sấy ban đầu thấp và độ ẩm cao.
- Một giai đoạn dốc trong đó nhiệt độ không khí tăng và độ ẩm giảm
- Giai đoạn kết thúc ở nhiệt độ sấy vừa phải và độ ẩm tương đối thấp
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Trang 9
8
9
10
2 3 4 5 6
1
7
Hình 1.1 Mô hình thiết bị sấy lạnh ứng dụng để sấy gỗ
1.Tấm chắn bụi 2.Dàn lạnh
3.Ống xi phông thoát nước ngưng
4.Tấm chắn nước 5.Dàn nóng
6.Điện trở 7.Quạt hút 8.Quạt tuần hoàn
9.Tấm hướng dòng 10.Cửa buồng sấy
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Trang 10

Chương II
KHẢO SÁT, NGHIÊN CỨU VỀ GỖ
2.1 Gỗ và công dụng của gỗ
Gỗ là một dạng tồn tại vật chất có cấu tạo chủ yếu từ các thành phần cơ bản như:
xenluloza (40-50%), hemixenluloza (15-25%), lignin (15-30%) và một số chất khác. Nó
được khai thác chủ yếu từ các loài cây thân gỗ.
Công dụng
- Sơ bộ thống kê hiện nay trên thế giới có khoảng trên 100 ngành dùng gỗ làm nguyên,
vật liệu với trên 22.000 công việc khác nhau và sản xuất ra hơn 20.000 loại sản phẩm.
- Gỗ là nguyên, vật liệu được con người sử dụng lâu đời và rộng rãi, là một trong
những vật tư chủ yếu của nền kinh tế quốc dân.
- Trong các văn kiện chính thức từ trước tới nay, chính phủ Việt Nam vẫn xếp gỗ
đứng hàng thứ ba sau điện và than.
- Gỗ được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải,
kiến trúc, xây dựng, khai khoáng.
- Ngoài ra gỗ còn được dùng làm văn phòng phẩm, nhạc cụ, dụng cụ thể dục thể thao,
đóng toa tầu, thùng xe, thuyền, phà, cầu cống, bàn ghế và dụng cụ học sinh, đồ dùng
trong gia đình, công sở và chuyên dùng như bệnh viện, thư viện
2.2 Một số tính chất của gỗ
2.2.1 Cấu trúc gỗ
Gỗ có cấu tạo từ những tế bào khác nhau về hình dáng và chức năng. Cấu tạo hoá học
của màng tế bào là phức tạp, thành phần của nó gồm: 50%cenllulose, 25% hemi
cenllulose và phần còn lại là ligin và một số chất vô cơ ở dạng tinh thể chứa trong ruột tế
bào. Phần tử cơ bản của màng tế bào là colocidmixen cấu tạo từ chuổi phân tử cenllulose
có hướng chủ yếu dọc theo thân cây: đường kính mixen từ 5÷20µm, chiều dài có thể khác
nhau. Trong những mô gỗ bị ngập nước những lớp nước mỏng và cấu tạo như trên gọi là
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Trang 11
chuổi mixen. Khi giảm nước giữa các phần tử mixencenllulose thì màng tế bào bị co lại.
Về mặt hoá học thì xem gỗ là tổ chức mixen háo nước.
Gỗ là một loại vật liệu không đồng nhất về cấu tạo, tính chất và loại vật liệu không

đẳng hướng. Có một lượng nước nhất định bên trong gỗ nước này tồn tại dưới hai dạng:
nước tự do có trong bó mạch xoang bào và nước dính ở giữa các bó mạch làm cầu nối
giữa các mixencellulose trong vách tế bào.
Trên mặt cắt ngang của gỗ ta thấy những vòng năm đồng tâm. Khi xem xét cấu trúc của
gỗ người ta phân biệt ba hướng vuông góc sau đây:
Hình 2.1 Cấu trúc gỗ
+ Hướng bán kính : hướng dọc theo bán kinh vòng năm .
+ Hướng tiếp tuyến : hướng tiếp xúc với vòng năm.
+ Hướng trục : hướng dọc theo trục của cây
Tương ứng với các hướng trên người ta có các mặt cắt sau:
+ Mặt cắt ngang
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Trang 12
+ Mặt cắt tiếp tuyến
+ Mặt cắt xuyên tâm
Ngoài ra còn có những mắt cây, tại những mắt cây này sự sắp xếp gỗ là không giống nhau
do đó làm cho cấu trúc gỗ cũng khác đi. Mặt khác do thành phần cấu tạo của gỗ chủ yếu
là cenlulo (C
6
H
10
O
5
)
n
(n > 2000) và được cấu tạo thành từng lớp gọi là lớp mixen. Những
lớp này tạo ra mao dẫn, theo các mao dẫn này mà nước sẽ xâm nhập vào gỗ rất nhanh
Khi quan sát bằng mắt thường ở các loại gỗ dẻ, sồi và khi quan sát bằng kính hiển vi ở
các loại thông dương … Người ta thấy những dãy ánh sáng hoặc hơi tối bị đứt quảng và
nằm theo thân cây và được gọi là tia gỗ.
Giữa các thớ cũng xuất hiện lực liên kết , lực liên kết giữa các thớ gỗ và tia gỗ yếu hơn

giữa các thớ gỗ với nhau. Tia gỗ liên hệ với vòng năm theo hướng bán kính của cây hơn
các hướng khác.
Ở gỗ sồi, thông, bá dương, du, thông rụng phần giữa cây gọi là lõi, có màu đậm hơn,
lõi cây đậm và chắc hơn, khó thoát nước và chậm khô, phần bìa vỏ cây có phần sáng hơn
gọi là giác.
Do quá trình sinh trưởng, lõi dịch khỏi tâm hình học của cây khi đó gỗ trở thành đặc
hơn. Vòng trong đen hơn và có khuyết tật, loại gỗ này khi sấy sẽ bị cong vênh dọc theo
cây.
Nếu gỗ có thớ xiên hoặc thớ vặn gọi là gỗ vặn thớ, khi sấy gỗ loại này thường xảy ra hiện
tượng xoắn vặn dọc theo thớ.
• Tóm lại
Cấu trúc của gỗ rất phức tạp, đa dạng và không đồng nhất về mặt cấu trúc, biến động khá
lớn do ảnh hưởng của các điều kiện sinh trưởng tự nhiên.Tuy nhiên trong từng loại gỗ vẫn
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Trang 13
biểu hiện được những đặc thù có tính chất đặc trưng và qua đó có được những tính chất
cơ lý đặc thù cho từng loại gỗ có tính chất quy luật đến quá trình khô của gỗ. Tuy nhiên,
trong lĩnh vực sấy ta chỉ quan tâm đến các tính chất cấu trúc ảnh hưởng đến quá trình dẫn
ẩm liên quan đến quá trình khô của gỗ và một phần có ảnh hưởng đến quá trình co rút làm
nảy sinh những khuyết tật trong gỗ trong quá trình sấy, ảnh hưởng đến chất lượng sấy.
• Thông thường cần lưu ý các đặc điểm cấu trúc sau:
+ Hình thức phân bố tế bào gỗ: gỗ lá kim sấy nhanh hơn gỗ lá rộng. Gỗ lá rộng mạch xếp
vòng dễ sinh ra khuyết tật hơn gỗ mạch phân tán. Do đó đối với loại gỗ này tuy có khối
lượng riêng như nhau nhưng sẽ sấy với chế độ sấy mềm hơn một cấp.
+ Tia gỗ: đây cũng là một đặc điểm cấu tạo có khả năng gây nên khuyết tật trong gỗ trong
quá trình sấy, ảnh hưởng đến chất lượng sấy, do đó cũng ảnh hưởng đến việc lựa chọn các
thông số chế độ sấy và ảnh hưởng đến thời gian sấy. Tuy nhiên sự khác biệt về tia gỗ giữa
các loại gỗ cũng không lớn lắm (chỉ ở một vài loài, đặc biệt là gỗ dẻ).
+ Giác và lõi: Phần gỗ giác bao giờ cũng khô nhanh và ít sinh khuyết tật hơn phần gỗ lõi,
nhưng trong thực tế sản xuất phần gỗ giác coi như bỏ đi, trừ giác của gỗ cẩm lai. Nếu tận
dụng và sấy thì cũng dễ dàng sấy khô.

+ Thê bít: trong ngâm tẩm và sấy gỗ. Trong sấy gỗ, thê bít sẽ hạn chế rất nhanh đến quá
trình di chuyển ẩm trong gỗ và làm cho gỗ khô rất chậm, gây nên chênh lệch ẩm độ giữa
những lớp bên trong gỗ và lớp gỗ bề mặt và dễ hình thành nứt nẻ bề mặt gỗ trong quá
trình sấy, nhất là ở giai đoạn đầu của quá trình sấy.
2.2.2 Độ ẩm của gỗ
2.2.2.1 Độ ẩm của gỗ
Ở điều kiện bình thường tất cả các loại gỗ đều chứa một lượng nước, lượng nước chứa
trong gỗ tại một thời điểm bất kỳ gọi là độ ẩm của gỗ.
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Trang 14
2.2.2.2 Vai trò của ẩm
Ẩm có vai trò trong việc duy trì hoạt động sống của cây. Khi cây chết, ẩm của gỗ bị phá
huỷ và phân hoá gỗ, biến gỗ tươi thành gỗ mục nát làm phân bón cho đất, nhường chỗ
cho chồi non phát triển, nhờ đó mà hoạt động sống của cây được duy trì trong hàng thế
kỷ.
Ẩm phá hoại và làm mục nát gỗ nhưng khi gỗ thấm hoàn toàn và không khí được loại ra
hết khỏi lỗ hổng tế bào của gỗ thì gỗ sẽ không bị mục nát nữa. Theo Kebol thì gỗ chỉ bị
mục nat khi độ ẩm của gỗ nằm trong phạm vi 22 ÷ 130%.
Trong xây dựng, ẩm làm biến dạng,cong vênh các xà, dầm và cột gỗ, làm giảm độ bền và
sức chịu lực của vật liệu. Trong các hàng mộc dân dụng thì khi gia công, chế biến đồ gỗ,
ẩm gây nên co rút và biến dạng hình thể sản phẩm gia công như làm biến màu, bị nấm,
nứt nẻ và giảm chất lượng thành phẩm. Qua nhiều nghiên cứu thực nghiệm cho thấy độ
bền cơ học của gỗ tăng khi độ ẩm của gỗ giảm từ 30 ÷ 0%.
Do đó trong công nghiệp sử dụng gỗ yêu cầu phải sấy khô gỗ đến yêu cầu công nghệ của
từng nghành.Gỗ càng khô thì độ dẫn điện, dẫn nhiệt càng thấp, nhiệt trị tăng lên. Khi gỗ
khô dễ thấm, tẩm các chất cần thiết để chống mối mọt, tăng thời gian sử dụng của gỗ.
2.2.2.3 Hàm lượng ẩm
Ái lực của gỗ đối với nước có thể nhận thấy khi đặt gỗ đã sấy khô vào môi trường ẩm.
Gỗ khô sẽ hút ẩm tới hàm lượng ẩm của gỗ đạt khoảng 30%. Đây chính là giá trị bão hòa
đối với các chất hóa học của gỗ hay là độ ẩm bảo hòa thớ gỗ. Tiếp đó gỗ có thể nhận thêm
ẩm do hiện tượng hấp phụ hoặc dưới tác dụng của lực mao quản , cho đến khi các khoảng

trống trong gỗ chứa đầy lỏng.
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Trang 15
- Nước tự do : là phần nước trong mao quản, thành phần này ảnh hưởng đến khối lượng
riêng của gỗ, đến sự cháy và khả năng thấm tẩm các dịch thể vào gỗ.

Hình 2.2 Mặt cắt tế bào gỗ
- Nước liên kết : Là phần nước hấp thụ bởi thành tế bào. Nước liên kết chính là yếu tố
quyết định sự thay đổi về kích thước gỗ trong quá trình trương nở và co rút của gỗ.
Mức độ trương nở hoặc co rút của gỗ phụ thuộc vào hàm lượng ẩm trong tế bào gỗ. Sự
trương nở của gỗ có thể xảy ra giữa các tinh thể và trương trong tinh thể. Sự trương giữa
các tinh thể xảy ra khi chất gây trương lọt vào khoảng trống giữa các tinh thể hoặc lọt vào
vùng vô định hình của cấu trúc xenluloza bởi vì ở đó các phân tử liên kết lỏng lẻo.
Mức độ trương nở hoặc co ngót của gỗ theo chiều ngang thân cây lớn hơn rất nhiều so
với chiều dọc thân cây.
Thông thường gỗ có mật độ lớn co ngót nhiều hơn gỗ có mật độ thấp. Gỗ lá rộng co
ngót nhiều hơn gỗ la kim.
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Trang 16
Nước thấm (nước
liên kết) trong vách
tế bào
Nước tự do
trong ruột tế bào
Mặt cắt ngang
của tế bào gỗ
Đối với cùng 1 loại gỗ, phần gỗ nặng co ngót mạnh hơn phần gỗ nhẹ. Ở các mắt cây
mật độ gỗ lớn hơn nên tại đó sự co ngót cũng lớn hơn. Như vậy dọc theo chiều dài thân
cây thì độ co ngót cũng khác nhau. Đây chính là 1 trong các nguyên nhân gây ra cự cong
vênh theo chiều dọc gỗ.
2.2.2.4 Độ ẩm tương đối:
Là lượng nước chứa trong gỗ qui về 1kg đơn vị khối lượng gỗ tươi.

%100.W
0
a
G
GG −
=
(%)
2.2.2.5 Độ ẩm tuyệt đối:
Là lượng nước chứa trong gỗ qui về một đơn vị trọng lượng khô kiệt.
%100.
G
G-G
W
0
0
=
(%)
2.2.2.6 Độ ẩm cân bằng (EMC)
Gỗ là loại vật liệu có khả năng hút hơi nước trong không khí. Khi hút nước gỗ nở ra
khi thoát hơi nước gỗ sẽ co lại.
Khả năng hút và thoát hơi nước phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm tương đối của không
khí, khi nhiệt độ giảm càng nhanh gỗ hút hơi nước càng mạnh và khi độ ẩm không khí
càng cao thì gỗ hút hơi nước càng nhiều. Trong không khí, ở điều kiện nhiệt độ và độ ẩm
không đổi sau một thời gian dài gỗ sẽ hút và thoát ẩm cho đến khi độ ẩm của gỗ không
đổi.
Độ ẩm trong giới hạn
1tb2
WWW
<<
W

tb
: độ ẩm cân bằng của gỗ
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Trang 17
30
Wtb
Hút ẩm
Nhả ẩm
W%
0
t
Hình 2.3 Đồ thị biểu diễn độ ẩm cân bằng của gỗ
2.2.2.7 Độ ẩm bão hòa thớ gỗ ( FSP ):
Gỗ ẩm ướt để ngoài không khí, nước trong gỗ bốc hơi ra ngoài. Khi nước tự do thoát
hết, nước thấm còn bão hòa trong gỗ ( vách tế bào ) điểm đó gọi là điểm bão hoà thớ gỗ
và độ ẩm tương ứng gọi là độ ẩm thớ gỗ, kí hiệu Wbhtg. Ngược lại khi gỗ khô hút nước,
khi nước thấm trong vách tế bào và nước tự do bắt đầu xuất hiện thì điểm đó gọi là điểm
bão hoà thớ gỗ .
Tuỳ từng loại gỗ và từng vùng khác nhau mà độ ẩm bão hòa thớ gỗ cũng khác nhau.
Ví dụ :
Ở Nga W
bhtg
= 23
÷
31 %
Ở Đức W
bhtg
= 23
÷
39 %
Độ ẩm tương đối của không khí có ảnh hưởng đến độ ẩm bão hòa thớ gỗ, khi nhiệt độ

tăng thì độ ẩm bão hòa thớ gỗ giảm.
Điểm bão hòa thớ gỗ: có ý nghĩa lớn vì nó là bước ngoặt của sự thay đổi tính chất gỗ,
cường độ gỗ, sức co giãn , khả năng dẫn nhiệt của gỗ. Trong quá trình sấy gỗ, khi độ ẩm
của gỗ giảm xuống dưới điểm bão hòa thớ gỗ thì quá trình biến đổi kích thước của gỗ
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Trang 18
cũng xảy ra đồng thời, và khi phân bố độ ẩm trong gỗ sấy trong quá trình sấy không đều
sẽ dẫn đến những biến dạng không đều. Đây chính là nguyên nhân của các hiện tượng
hình thành ứng suất và nảy sinh các khuyết tật trong gỗ trong quá trình sấy.
Hinh 2.4 Sự thay đổi kích thước gỗ
Độ ẩm tối đa của gỗ (w
max
): Là hàm lượng ẩm tối đa có thể được trong gỗ khi toàn bộ
vách tế bào gỗ được bão hòa ẩm và hầu hết các không bào trong gỗ chứa đầy nước, tức là:
w
max
= w
BHTG
+ w
k
Trong đó:
W
BHTG
- Độ ẩm bão hòa thớ gỗ, [%]
W
K
- Hàm lượng nước mao dẫn, [%]
Hàm lượng nước tối đa trong gỗ rất khác nhau ở các loại gỗ khác nhau và nếu gỗ tươi
(ướt) sau khi xẻ cho qua sấy sẽ có ảnh hưởng rất lớn đến thời gian sấy và qua đó ảnh
hưởng đến năng suất, giá thành, và hiệu quả kinh tế trong sấy gỗ
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Trang 19

Khi gỗ có W
g
= 0
÷
W
bhtg
thì hiện tượng dãn nỡ phát sinh, cường độ gỗ giảm , hệ số dẫn
nhiệt tăng .
Khi gỗ có W
g
=W
bhtg
thì cường độ giảm xuống tối thiểu, độ giãn nỡ lớn nhất, khả năng dẫn
nhiệt ít thay đổi .
Khi gỗ có W
g
>W
bhtg
thì thể tích,cường độ gỗ, khả năng dẫn nhiệt, dẫn điện vẫn không
thay đổi .
Dưới đây là một số độ ẩm bão hòa thớ gỗ của một số loại gỗ.
Lim xanh W
bhtg

= 20%
Mít mật W
bhtg
= 21%
Chò chỉ W
bhtg

= 33%
Độ ẩm của gỗ không đồng nhất ngay cả trong cùng một loại cây. Độ ẩm thay đổi tùy
thuộc vào giống cây, điều kiện sinh trưởng, đất đai và các nhân tố khác. Độ ẩm của gỗ
thay đổi theo chiều cao và bán kính của cây. Vì vậy, độ ẩm của gỗ trong kỹ thuật chỉ là
những giá trị trung bình hoặc kết quả đo cục bộ. Ở gỗ lá kim hoặc lá rộng, ngay trong một
loại gỗ, độ ẩm ở vùng ngoài rìa cao hơn (100÷140)% so với vùng trung tâm của cây
(30÷40)%. Ngược lại, ở một số loại cây (cây du), độ ẩm ở phần lõi lớn hơn, cây càng già
độ ẩm càng giảm và ngược lại.
2.2.3 Tính chất nhiệt vật lý của gỗ
2.2.3.1 Tính chất dãn nỡ do nhiệt
Thông thường vật nóng lên dãn nỡ ra và ngược lại, làm lạnh thì sẽ co lại. Với gỗ cũng
vậy nhưng thực tế do gỗ là vật xốp, tính chất gỗ phụ thuộc vào độ ẩm(W
g
so với W
bhtg
) do
đó khi nhiệt độ tăng thì nước từ giữa các sợi cenllulose sẽ bốc hơi làm cho gỗ sẽ co rút
lại , về mặt giá trị độ co rút do khô đi lớn hơn nhiều so với dãn nỡ nhiệt.
2.2.3.2 Tính chất dẫn nhiệt của gỗ
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Trang 20
Ảnh hưởng của khối lượng riêng của gỗ và hướng truyền nhiệt, thông thường vật liệu
có cấu tạo xốp, hệ số dẫn nhiệt λ tăng theo khối lượng riêng, theo thực nghiệm người ta
đưa ra công thức:
λ=0.169ρ + 0.022 (kcal/m.h. độ)
Trong đó :
ρ: khối lượng riêng của gỗ (kg/m
3
)
λ: hệ số dẫn nhiệt (kcal/m.h. độ)

Công thức trên chỉ đúng theo hướng tiếp tuyến đối với các loại gỗ có W=20%, t=27
ο
C.
Theo chiều hưóng khác nhau: giữa chiều xuyên tâm và tiếp tuyến thì λ theo chiều
xuyên tâm lớn hơn 5
÷
10% đối với các loại gỗ lá rộng ( do chiều dài tiếp tuyến λ hạn chế
các tia gỗ), còn lá kim thì không rõ ràng lắm. Nói chung thì hệ số dẫn nhiệt theo chiều dọc
lớn hơn 2 lần so với chiều ngang thớ gỗ.
Ảnh hưởng của độ ẩm và nhiệt độ: trong phạm vi độ ẩm của gỗ dưới điểm bảo hòa thớ
gỗ, theo Fkollman nếu độ ẩm tăng lên một phần trăm thì λ tăng từ 0.7
÷
1.8%, khi độ ẩm
của gỗ :
W
gỗ
=W
bhtg
thì λ
gỗ

≈
λ
OH
2
Ở nhiệt độ t=27
0
C ;
λ
2

=λ
1
[1-0.0125(W
1
-W
2
)]
Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hệ số dẫn nhiệt: khi nhiệt độ cao, lớp không khí cách nhiệt
tốt trong các khoảng trống của vật liệu bị thay thế bởi lớp hơi nước dẫn nhiệt tốt. Mặt
khác, ở nhiệt độ cao có sự dao động và dịch chuyển của các phân tử trong các vật xốp
càng dễ dàng. Do đó nhiệt độ cao tính cánh nhiệt giảm.
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Trang 21
Bằng thực nghiệm Δt = 1
0
C thì:
λ = 1.47V
r
- 0,367 = 1.1-0.089ρ
0
(TL 1).
Trong đó :
Vr : thể tích phần rỗng của gỗ [m
3
].
ρ
0
: khối lượng riêng của gỗ khô [kg/m
3
].
Δλ: độ chênh hệ số dẫn nhiệt khi nhiệt độ tăng (kcal/m.h.độ).

2.2.3.3 Nhiệt dung riêng của gỗ :
Theo H.M.Kupullop, nhiệt dung của gỗ.
+ Gỗ ướt C= 0.28[W(1+
100
t
)]
2.0
Với W : độ ẩm của gỗ.
+ Gỗ khô C=0.28[W (1+
100
t
)]
2.0
+0.09
Trên cơ sở thực nghiệm: Durlop (mỹ) đưa ra công thức tính C như sau:
C=0.266+0.0016 t (kcal/kg độ)
Trong bản nhiệt độ: t=(0
÷
100)
0
C nhiệt dung trung bình của gỗ.
C
tb
=
100
1
∫
+
100
0

0016.0266.0(
t)dt (kcal/kg độ)
Theo Durlop khi khối lượng thay đổi từ (0,23
÷
1,1) kg/cm
3
thì C không phụ thuộc vào
ρ. Sự phụ thuộc của C vào W
g
được xác định :
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Trang 22
C =
W1
0.324W
+
+
(kcal/kg độ)
2.2.3.4 Khối lượng riêng biểu kiến
Khối lượng riêng biểu kiến của gỗ là khối lượng của các hợp chất của gỗ có trong 1 đơn
vị thể tích gỗ. Chính là tỷ lệ giữa khối lượng chất khô với khối lượng của thể tích nước
tương ứng với thể tích mẫu gỗ, xác định tại nhiệt độ 4
0
C. Thông số này được xá định cho
gỗ tươi.
Thể tích khoảng trống chứa không khí trong hệ thống mao quản của gỗ quyết dịnh khối
lượng riêng biểu kiến của gỗ. Nếu nước xâm nhập vào hệ thông mao quản thì gỗ sẽ chìm
cho dù đó là lọai gỗ nhẹ nhất.
Trong khái niệm khối lượng riêng biểu kiến, thể tích mẫu gỗ bao hàm cả thể tích các mao
quản. Ngược lại, khối lượng riêng là khái niệm dành cho các hợp chất của thành tế bào,
với giá trị hầu như không đổi đối với mọi lọai gỗ là 1,53 ÷ 1,54.

Khối lượng riêng biểu kiến của gỗ phụ thuộc vào loại cây, vị trí trong cây, tuổi của cây,
độ ẩm của gỗ
2.2.4 Sự co rút của gỗ
Gỗ cũng như các loại vật liệu có cấu tạo sợi xốp khác, ở điều kiện môi trường ẩm sẽ
hút ẩm và ngược lại ở trong môi trường khô ráo, nước trong nó sẽ thoát dần ra và làm cho
vật liệu trở nên khô ráo. Quá trình nhả ẩm và hút ẩm trong vật liệu gỗ luôn xảy ra và sẽ
đạt đến trạng thái cân bằng động, giá trị độ ẩm của gỗ ở thời điểm này được gọi là độ ẩm
thăng bằng của gỗ. Đối với vật liệu gỗ có một đặc thù đó là điểm bão hòa thớ gỗ. Độ ẩm
điểm bão hòa thớ gỗ là một thời điểm quan trọng đối với vật liệu gỗ, ở đây sẽ có những
ảnh hưởng quan trọng làm thay đổi hầu hết các tính chất của vật liệu gỗ trong quan hệ với
độ ẩm của gỗ.
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Trang 23
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Trang 24
Hình 2.5 Tại sao gỗ co ngót

Hình 2.6 Gỗ thay đổi kích thước như thế nào
Trong quá trình khô của gỗ, khi độ ẩm còn ở trên điểm bão hòa thớ gỗ thì quá trình nhả
ẩm đơn thuần, nhưng khi độ ẩm của gỗ giảm xuống dưới điểm bão hòa thớ gỗ thì kèm
theo với quá trình nhả ẩm, luôn là một quá trình biến đổi kích thước của gỗ (co rút) dẫn
đến tính chất cơ lý của gỗ cũng thay đổi khối lượng gỗ giảm dần, trong khi đó cường độ
chịu lực tăng dần lên và đạt giá trị cực đại khi độ ẩm bằng không. Co rút và dãn nở là hai
quá trình ngược chiều nhau.
Giá trị co rút tối đa của gỗ có quan hệ rất chặt chẽ với khối lượng riêng của gỗ.cấu tạo
gỗ khác biệt theo các chiều hướng thớ gỗ và sự khác biệt này cũng đưa đến sự khác biệt
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Trang 25